三維交互動畫設計與應用

隨着數字時代的到來，三維交互動畫設計越來越受到人們的重視和發展。它能夠給予使用者更深的視覺沉浸感和多感官的虛擬交互體驗，彌補了普通三維動畫的侷限性和不足，具有更加廣泛的應用領域。下面一起來看看！

隨着動畫製作技術的不斷髮展變革，三維動畫影視開始迅速崛起，三維動畫給予觀眾更加立體的視覺畫面效果，滿足了人們在視覺方面的審美需求，使用三維技術製作的《大聖歸來》《瘋狂動物城》等動畫影片受到了觀眾的一致好評。三維動畫技術也同樣可以應用於工業設計、文化教育、航空科技等領域，但由於各種因素的制約，目前只能作為演示的方法和論證、研究的工具，可操作性受到一定限制。交互設計可以解決這個問題。將交互設計和三維動畫技術結合在一起，使參與者與三維動畫產生互動。參與者在觀看三維動畫的同時，能夠扮演動畫中的角色參與動畫劇情，根據自己的想法對動畫的發展進行控制，不僅具有多感官的虛擬互動式的體驗，還能增加三維動畫的可操作性，使三維動畫技術的應用領域更加廣泛。三維交互動畫設計具有更加真實的沉浸感，參與者能夠隨心所欲地在虛擬的三維空間中漫遊，甚至還可以進行新形式的藝術創作，進一步滿足人們的觀賞體驗需求。

一、三維交互動畫設計在遊戲設計中的應用

在遊戲設計領域中，三維交互動畫主要應用於角色扮演類遊戲的設計與製作。使用Maya、3dsmax等軟件為遊戲建立三維模型和遊戲場景，創建一個或多個遊戲角色，由玩家選擇自己喜歡的遊戲角色，控制遊戲角色在虛擬的三維場景中跑、跳、飛到空中、在水面上飛奔、戰鬥等，這種三維交互動畫使玩家感受到不一樣的視覺效果和體驗感。部分大型3D網絡遊戲為了吸引玩家，在遊戲中加入了動態雨雪天氣系統，使三維遊戲場景每隔幾小時就有陰、晴、雨、雪的天氣變化，還在玩家創建三維遊戲角色的界面中加入“捏臉系統”，使玩家能夠根據自己的喜好修改虛擬人物的面部造型。“捏臉”系統為三維虛擬人物的髮型、眉毛、眼睛、顴骨、鼻樑、嘴脣、臉型甚至粧容等都設置了多項參數，例如眼部輪廓的參數設置中包括眼睛位置、大小、傾斜角度、眼睛間距、瞳孔大小、瞳孔位置、眉骨凸出、眉毛突出角度、眉毛高度等；臉部輪廓的參數設置包括顴骨位置、臉頰寬度、臉頰高度、上臉寬度、下臉寬度、臉蛋豐滿程度、下巴寬度、下巴位置等參數。玩家對這些參數進行不同數值的調整，可以創建出面部形象各不相同的角色人物，給予玩家全新的造型體驗感，增強了遊戲的娛樂性以及玩家與三維遊戲之間的交互性。將三維交互動畫應用於體感遊戲中已成為近幾年遊戲設計的一大熱點。體感遊戲是用身體動作來操控遊戲。使用三維動畫技術建立虛擬的三維遊戲空間，創建三維動畫人物，由玩家改變自身的身體動作來操控遊戲角色，這種體感交互的遊戲方式給玩家帶來更好的遊戲體驗感和沉浸感。日本的任天堂遊戲製作公司推出的WII遊戲機將體感交互和三維遊戲很好地結合在一起。它設計了可單手手持的細長手柄，使玩家能夠單手握手柄對電視中的三維角色進行控制。WII遊戲的手柄Wiimote中內置無線感應控制器，具有動作感應和動作跟蹤的能力，玩家可以通過移動手柄位置和對電視屏幕進行不同方向的指向與虛擬遊戲人物產生互動。任天堂遊戲製作公司將三維交互動畫設計應用於體感遊戲中，使遊戲的操作方式更加靈活多變，給予玩家更真實更舒適的遊戲體驗。例如玩家在玩體育類遊戲時，只需要揮動手中的手柄就可以使遊戲中的人物做出揮動球拍的動作，移動手柄的前後左右位置可以控制遊戲人物的移動和轉身；在戰鬥類的角色扮演類遊戲中，握住手柄做出水平方向和垂直方向的揮動動作，遊戲中的三維動畫角色也會做出相應的平砍和斬擊的戰鬥動作。一台WII遊戲主機可以控制四個遊戲手柄，在遊戲中創建多個虛擬人物，同樣可以使多人在遊戲中進行互動，WII遊戲機也因其優秀的交互性和逼真的三維動畫效果成為家庭娛樂、朋友聚會中不可缺少的遊戲機。美國微軟公司看到任天堂遊戲公司在三維動畫遊戲中體感交互技術方面取得的成功之後，也開始對體感交互技術進行研發。2010年美國微軟公司推出了Xbox360遊戲機，在這款遊戲主機中加入3D體感攝影機，它可以對遊戲主機前的玩家進行即時的動態捕捉和影像識別，使玩家完全擺脱了遊戲手柄的束縛，通過自己的肢體動作控制三維遊戲角色，使三維動畫遊戲中的交互設計又上升到了一個新的高度。在體育類遊戲和動作類遊戲中，三維動畫角色可以擺出與玩家相同的動作；在舞蹈類遊戲中，玩家甚至可以擺脱九宮格跳舞毯的束縛，無需任何遊戲配件，只要隨着音樂的節拍做出相符的肢體動作就可以輕鬆地沉浸在三維遊戲的快樂中。在三維動畫遊戲的設計中，還可為遊戲主機加入麥克風輸入、語音辨別、社交互動等功能，以加強三維動畫遊戲的交互性。例如在運動健身類的三維動畫遊戲中，虛擬動畫角色可提醒並記錄玩家每天的運動量，玩家也可通過語音輸入的方式安排每天的運動項目，並在遊戲結束後通過網絡社交和朋友們分享遊戲體驗。

二、三維交互動畫設計

在虛擬現實技術領域中的應用虛擬現實技術是一種可以創建和體驗虛擬世界的計算機技術，將虛擬現實技術和三維交互動畫設計結合在一起，可以建立多源信息融合交互的三維動態視景，併為其賦予實體行為的系統仿真。使用者可以藉助傳感頭盔、觸覺控制設備，實時感受三維虛擬空間，並操控虛擬世界中的對象。虛擬現實技術在建築景觀方面可以實現視覺模擬。在虛擬的三維場景中建立三維建築模型，並在場景中建立多個攝像機模擬人的多個視角，為其加入沉浸式的交互技術，使用户能夠感受到置身於虛擬的建築中，給予用户更加真切的三維漫遊的`體驗感。虛擬現實技術可應用於古代遺蹟的場景瀏覽和漫遊，應用三維動畫的重構技術，對受到破壞的遺址和文物進行還原，建立數字化遺址和博物館，使用者通過傳感頭盔在古代遺址中漫遊，佩戴觸覺傳感設備還能感受到虛擬建築和文物的外觀造型。在醫學方面，虛擬現實技術可用於虛擬解剖和虛擬手術，用三維動畫技術創建人體解剖現場的三維虛擬場景，設計製作出手術刀、數據手套等觸覺傳感控制設備，為使用者構建人體虛擬現實系統，訓練者帶上傳感頭盔就能進行模擬解剖。這種虛擬解剖、虛擬手術的方式可以使訓練者沉浸在手術情景中，更加真實地進行外科手術訓練，減輕人體解剖的成本。在軍事領域方面，可將虛擬現實技術應用於虛擬軍事訓練。使用三維動畫技術創建不同的地形地貌和天氣等虛擬環境，使用者佩戴傳感設備可在虛擬的三維空間與其他人協同作戰。將這種虛擬互動的方式應用於軍事對抗作戰演習，可以使訓練者適應多種環境的作戰，給予訓練者更加真實的空間感受，加強互動合作。虛擬現實技術還可應用於藝術創作領域，為用户設計製作出觸覺控制畫筆和相應的調色盤，併為虛擬空間中的調色盤賦予多種色彩。用户佩戴視覺傳感頭盔，手持畫筆和調色盤就可以在虛擬的三維空間進行創作，通過手中的畫筆創作出具有空間層次效果的三維繪畫作品。這種新形式的藝術作品不僅擁有簡練的線條和色塊構成，還具有三維的質感和體積感，很自然地將線條、色塊等平面造型語言與立體結構、光影、質感等三維造型語言結合在一起。還可以加入雕塑、三維動畫軟件等多種創作手段，用户通過使用觸覺控制手套等相應設備和工具在虛擬世界中創建三維動畫角色，創作過程不需要耗費大量的時間和精力，虛擬現實技術可以很快地為其呈現出更加具有真實感的立體影像。配以3D動態捕捉技術還可以從用户的表演中捕捉到相應的表情和動作，將這些動作數據附加到剛剛建好的三維動畫角色上，使三維動畫角色更加真實地模仿用户的表情和動作，增強虛擬現實與使用者的交互性。

三、三維交互動畫設計在其他領域中的應用

在界面設計中加入三維交互動畫可以進一步提高產品使用的辨識度，三維動畫為使用者帶來了更好的交互體驗，增加產品的親和力和易用性。交互界面設計中的三維動畫使產品擺脱了冰冷的程序界面，使產品和使用者能夠進行更好的交流，提高操作的可識別性和判斷性，使用者在操作過程中能夠獲得更好的心理感受。例如在手機APP應用的界面設計中加入精美的三維交互動畫，可以使產品應用的體驗更具吸引力，更具動態性和引導性。將APP的應用界面從傳統的二維平面設計成可移動的三維交互動畫界面，增強使用界面的視覺效果，給使用者提供更加舒適的操作體驗。在網絡廣告中加入三維交互動畫可以改變網絡廣告枯燥、生硬、被動的宣傳模式。它將三維動畫、聲音、文字、視頻等多媒體元素融合在一起，使用户在觀賞網絡廣告的同時還可以與其中的三維動畫角色產生互動，充分地展現出網絡廣告所特有的交互性、體驗性和娛樂性。將三維交互動畫應用於教育教學領域，可以為學生提供生動逼真的互動學習情境，例如模擬實習過程、操作機械、體育專項訓練等。也可以將其應用於三維校園漫遊動畫設計中，教師指導學生對校園進行三維建模、場景優化、材質貼圖製作、設置環境、交互設計、漫遊動畫以及網絡發佈等一系列步驟的設計，在虛擬的三維空間中實現三維動畫漫遊、交互操作、信息查詢以及網絡公開課等功能。三維交互動畫已走進了人們的生活，隨着它的飛速發展，未來的數年也將成為三維交互動畫的時代。儘管三維動畫設計和交互設計有着各自不同的發展規律和軌跡，但兩者間的合作必將推動技術的進步，有着廣泛、密切的互動和交叉應用領域。